无机电解质的聚沉作用与高分子的絮凝作用 石工2012.doc

中国石油大学化学原理（）实验报告实验日期： 2011.11.03 成绩： 班级： 石工学号：教师： 于老师 同组者： 无机电解质的聚沉作用与高分子的絮凝作用一.实验目的1.掌握溶胶的聚沉原理与方法；2.验证电解质聚沉的符号和价数法则；3.了解水溶性高分子对溶胶的絮凝作用。二.实验原理1.无机电解质的聚沉作用 溶胶由于失去聚结稳定性进而失去动力稳定性的整个过程叫聚沉。电解质可以使溶胶发生聚沉。原因是电解质能使溶胶的电势下降，且电解质的浓度越高电势下降幅 度越大。当电势下降至某一数值时，溶胶就会失去聚结稳定性，进而发生聚沉。不同电解质对溶胶有不同的聚沉能力，常用聚沉值来表示。聚沉值是指一定时间内， 能使溶胶发生明显聚沉的电解质的最低浓度。聚沉值越大，电解质对溶胶的聚沉能力越 小。聚沉值的大小与电解质中与溶胶所带电荷符号相反的离子的价数有关。这种相反符 号离子的价数越高，电解质的聚沉能力越大。叔采哈迪(SchlZe-Hardy)分别研究了 电解质对不同溶胶的聚沉值，并归纳得出了聚沉离子的价数与聚沉值的关系：M+:M+2:M+3（25150）：（0.52）：（0.010.1） 这个规律称为叔采哈迪规则。2.相互聚沉现象 两种具有相反电荷的溶胶相互混合也能产生聚沉，这种现象称为相互聚沉现象。通常认为有两种作用机理。（1）电荷相反的两种胶粒电性中和；（2）一种溶胶是具有相反电荷溶胶的高价反离子。3.高分子的絮凝作用 当高分子的浓度很低时，高分子主要表现为对溶胶的絮凝作用。絮凝作用是由于高分子对溶胶胶粒的“桥联”作用产生的。“桥联”理论认为：在高分子浓度很低时，高 分子的链可以同时吸附在几个胶体粒子上，通过“架桥”的方式将几个胶粒连在一起， 由于高分子链段的旋转和振动，将胶体粒子聚集在一起而产生沉降。三.仪器和药品1.仪器722 分光光度计，100mL 锥形瓶 6 个，10mL 微量滴定管 3 支，5mL、10mL 移液管各 2 支，10mL 试管 6 支，20mL 试管 4 支，50mL 具塞量筒 10 个，50mL、100mL 烧杯各 1 个。2.药品0.01mol/L KCL，0.001mol/L K2SO4，0.001mol/L K3(COO)3C3H4OH，Fe(OH)3 溶胶，粘 土溶胶。四.实验步骤1 电解质对溶胶的聚沉作用在 3 个清洁、干燥的 100mL 锥形瓶内，用移液管各加入 10mL Fe(OH)3 溶胶。然后用 微量滴定管分别滴入表 101 所列各种电解质溶液，每加入一滴要充分振荡，至少一分 钟内溶胶不会出现浑浊才可以加入第二滴电解质溶液。记录刚刚产生浑浊时电解质的溶 液的体积，并列于表 4-1。2.粘土溶胶和氢氧化铁溶胶的相互聚沉作用取 6 支干燥试管，在每支试管中按表 102 用量加入 Fe(OH)3 溶胶。然后在所有试管中加入粘土溶胶，使每支试管内的溶胶总体积为 6mL。摇动每支试管，静止 2 小时， 记下每支试管中的聚沉现象。3.高分子的絮凝作用取 10 个 50mL 内径相近的具塞量筒，用移液管分别加入 20mL 粘土溶胶，按下表分别加入分子量为 2106 的 0.02的部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）溶液，再加水到 50mL， 来回翻到 20 次，静止 1 小时，在液面下 2cm 处吸取 5mL 溶液，用 722 分光光度计（用 法见附录八），在波长 420nm 下，以蒸馏水为空白测其光密度，将各数据填入表 Ar 为加 HPAM 与不加 HPAM 的溶胶光密度之比，若 Ar1 表示完全不絮凝 Ar0 表示完全絮凝。所以可以用 Ar 表示絮凝程度。本实验中所加 HPAM 的体积是不固定的，仅供参考。因为高分子的最佳絮凝浓度，随 所用 HPAM 的分子量、水解度及溶胶浓度和制备条件而变化。所以 HPAM 的加量可根据实 际情况作适当变动。五.处理结果1.详细观察实验中的各种现象，记录这些现象和数据，把数据填入有关的表格中。表1 无机电解质的聚沉作用电解质2mol/L KCL0.01mol/L K2SO40.001mol/L K3(COO)3C3H4OH加入滴数6384表2 Fe(OH)3与粘土溶胶的聚沉试管编号123456Fe(OH)3溶胶（ml）0.10.51.03.05.05.5粘土溶胶（ml）5.95.55.03.01.00.5聚沉现象无明显现象，溶液呈浑浊。有分层现象，清液约占0.4ml分层较慢但是明显，上清液约占0.6ml，下层有沉淀浑浊。分层快且明显，上清液约占4.5ml下层浑浊（橘黄色沉淀）分层较快且较明显，上清液约占5.5ml下层有黄色沉淀。分层较快上清液约占5.7ml下层为橘黄色沉淀。表3 HPAM 对粘土溶胶絮凝作用记录表粘土溶胶（ml）303030PHP加入滴数21040聚沉现象分层较慢，上层清液1ml,下层白色浑浊（清液微浊）。分层较快，上层清液5ml ,下层白色浑浊（清液略带浑浊）分层最快，上清液5,5ml，下层白色浑浊（清液几乎安全澄清）。 2.根据实验结果判断 Fe(OH)3 溶胶和粘土溶胶的带电性。答：Fe(OH)3 溶胶胶粒带正电，粘土溶胶胶粒带负电。3.比较各电解质的聚沉值，验证叔采哈迪规则。答：由表一得M+:M+2:M+3=52：0.1：0.004=156：0.3：0.012基本符合叔采哈迪规则。六.思考题1为什么 Fe(OH)3 溶胶必须透析后才能作絮凝实验？答：Fe(OH)3 溶胶透析后浓度变低，只有在分子浓度很低时，聚沉分子的链才能产生“桥联”作用，形成沉降。否则分子浓度太高无法通过桥联作用形成聚沉。2不同的电解质对同一溶胶的聚沉值是否一样？为什么？答：不一样。聚沉值的大小与电解质中与溶胶所带电荷符号相反的粒子价数有关。这种相反符号离子的价数越高，电解质的聚沉能力越大。并且